原创 使用超级电容器的TPS61094物联网备用电源方案

现代智能物联网 (IoT) 设备要求长期在线，但意外断电却时有发生，这就需要采用备用电源实现安全断电或保持通信不断。例如，等窄带(NB-IoT）可通过射频接口提供关于断电的时间、地点和持续时间的详细信息。

本备用电源方案使用TPS61094降压/升压转换器和一款超级电容器，可在正常和备用供电之间进行无缝切换，支持多次断电而无需维护，可用于燃气表、水表，便携式医疗设备，以及能量收集用途。

方案特点


TPS61094双向降压/升压转换器具有60nA静态电流(IQ)，可实现可靠且简单的单芯片备用电源设计，无需额外电路即可实现超级电容器充电和放电功能。

当系统电源接通时，TPS61094进入Buck_on模式，为超级电容器提供500mA的恒定电流，并在超级电容器两端电压为2.5V时停止充电。VSYS直接为VOUT供电。当断电导致VSYS下降时，TPS61094会自动进入Boost_on模式，并通过超级电容器中存储的电荷为VOUT供电。
当系统功率突然下降时，TPS61094立即进入Boost_on模式，并利用超级电容器的功率调节 VOUT。降压/升压转换器在254.5s内提供所需的输出电流，可处理11.5次NB-IoT事务。TPS61094对超级电容器放电，直到其电压降至0.7V进入关断模式，并等待系统VIN恢复。在Buck_on模式下，TPS61094以恒定电流为超级电容器无缝充电。主要特点如下：
器件IQ：0.06uA
完整性：高
超级电容器配置：1S
3.3V VOUT的平均最大输出电流：300mA
VIN范围：0.7-5.5V
VOUT范围：2.7-5.4V

芯齐齐BOM分析

本方案高集成度、简单设计和卓越的轻负载效率。核心元件TPS61094是具有超级电容器管理的60nA IQ升压转换器，可为智能仪表和超级电容器备用电源应用提供电源解决方案。器件具有丰富的保护特性，输出短路保护，热关断保护，采用12引脚2mm×3mm WSON封装。
超级电容器Csup可以为备用电源，相当于一个电池，容量为35F，容差尽量上偏即+30/-10%。电感器L1采用屏蔽型，容量4.7uF的表贴类型。